一种舵片减振降冲结构制造技术

本发明专利技术涉及舵片振动控制技术领域，公开了一种舵片减振降冲结构，舵片减振降冲结构的确定过程包括如下步骤：(1)将舵片的系统阻尼进行分类，(2)将舵片内阻尼粒子的运动等效看做低雷诺数的类气相流，获得类气相流系统的等效黏滞阻尼；(3)等效摩擦阻尼参数；(4)将步骤(2)和步骤(3)所得的阻尼参数应用到弯曲运动和扭转运动的建模中；(5)计算舵片系统下在不同阻尼粒子配置下的舵片系统阻尼比；(6)舵片安装：基于步骤(5)的阻尼比仿真的最佳结果在舵片上配置阻尼粒子，本发明专利技术中通过基于类气相流原理的舵片的阻尼比计算，能够得到趋势相近的系统建模，从而仿真理论计算得到最佳的舵片降冲结构。构。构。

【技术实现步骤摘要】
一种舵片减振降冲结构


[0001]本专利技术涉及舵片振动控制
，特别是一种基于类气相流原理的舵片减振降冲结构。

技术介绍

[0002]随着科技的不断发展，对飞行器提出了更高的要求，要求具有更轻的结构重量、更好的飞行速度和更大的机动性。而舵片颤振是飞行器设计中必须要考虑的因素，当飞行器的飞行速度超过临界颤振速度时，其振幅和结构内部的气动力都有可能产生剧烈变化。对于颤振的问题，部件颤振是其重要的原因，而舵片是飞行器最重要的组成部分，研究舵片的颤振抑制至关重要。由于舵片颤振造成的飞行器颤振，造成的后果往往是的非常严重甚至说是灾难性的。
[0003]目前对于舵片的减振降冲结构制备方法，一是通过调整舵片的质量分布，在一定的平衡条件下，使得弯扭耦合程度最低；其次是改变舵面的刚度特性。而以上诉方法对舵片进行调整后，使得飞行器的适用性变差并且稳定性变低。因此如何提供一种抑制舵片颤振的方法，既能使用舵片结构的最优设计，又具备抑制舵片颤振能力，并且能提高飞行器的稳定性，是本领域技术人员亟待解决的一大技术问题,现有的研究中，专利CN202010467714.9公共开了一种舵片颤振的抑制方法，该方法通过有限元
‑
离散元耦合法通过计算舵片结构谐响应曲线，由半功率法求解得到在不同粒子参数下舵片结构的各阶阻尼比，计算复杂、效率低下。

技术实现思路

[0004]为此，需要提供一种基于类气相流原理的舵片减振降冲结构，解决现有舵片阻尼振动的抑制结构适用性差，稳定性低的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种舵片减振降冲结构，所述舵片内设有腔体，所述腔体内填充有阻尼粒子，
[0006]舵片减振降冲结构的确定过程包括如下步骤：
[0007](1)阻尼分类：将舵片的系统阻尼分为舵片结构阻尼、粒子间碰撞阻尼、粒子间及粒子与腔壁间摩擦产生的摩擦阻尼，
[0008](2)等效黏滞阻尼参数：将舵片内阻尼粒子的运动等效看做低雷诺数的类气相流，对低雷诺数的类气相流进行建模，获得类气相流系统的等效黏滞阻尼；
[0009](3)等效摩擦阻尼参数：摩擦阻尼包括粒子间及粒子与腔壁间产生的库仑摩擦阻尼；
[0010](4)舵片振动建模：将舵片的振动等效为弯曲运动和扭转运动，对弯曲运动和扭转运动分别进行建模，将步骤(2)和步骤(3)所得到的等效黏滞阻尼参数和等效摩擦阻尼参数应用到弯曲运动和扭转运动的建模中；
[0011](5)阻尼比仿真：在舵片的弯曲运动和扭转运动的模型中，分别进行弯曲运动和扭
转运动的瞬态响应分析，获得时间和振幅的关系，计算得到舵片系统弯曲运动和扭转运动的阻尼比，曲运动和扭转运动的阻尼比之和为舵片系统的阻尼比，计算舵片系统下在不同阻尼粒子配置下的舵片系统阻尼比，进而得到不同阻尼粒子参数对舵片系统阻尼比的影响趋势；
[0012](6)舵片安装：基于步骤(5)的不同阻尼粒子配置对舵片系统阻尼比的影响趋势，在舵片系统上配置最佳阻尼粒子参数。阻尼粒子参数包括进一步，将所述舵片结构阻尼忽略不计。
[0013]进一步，类气相流系统黏度等效为粒子间碰撞产生的有效黏度。
[0014]进一步，类气相流系统中粒子间碰撞产生的有效黏度根据稠密多相流的动力学理论进行分析。
[0015]进一步，步骤(3)中，对弯曲运动和扭转运动分别进行建模时，质心和刚心做重合处理。
[0016]进一步，阻尼比可按照下式进行计算：
[0017][0018]其中，ζ为阻尼比，A为时间
‑
振幅关系图幅值，在时间振幅关系图上取r个周期的值进行计算即可得舵片系统弯曲和扭转运动的阻尼比。
[0019]进一步，所述阻尼粒子参数包括粒子在舵片上空腔填充位置、粒子空腔内的填充率和粒子的粒径
[0020]进一步，步骤(6)确定的最佳阻尼粒子参数使得舵片减振降冲结构的阻尼比最大。
[0021]进一步，所述舵片上设置多个所述腔体。
[0022]进一步，所述阻尼粒子的粒径为1
‑
2.5mm。
[0023]进一步，所述空腔内阻尼粒子的填充率为70
‑
100％。
[0024]进一步，所述空腔内阻尼粒子的材质为铁基合金、钨基合金、陶瓷或铜基合金。
[0025]上述技术方案具有以下有益效果：
[0026]本专利技术中，舵片减振降冲结构的优选方法建模是在类气相流理论基础上，提出一种对舵片系统的阻尼粒子的阻尼作用进行建模，用于预测粒子阻尼作用于减振结构后的阻尼比参数，从而能够获得最佳的抑制舵片振动、降低冲击力的结构，将类气相流理论应用于舵片用粒子阻尼器的阻尼分析中，先把粒子运动过程中的阻尼按照不同的产生类别进行拆分，然后将舵片系统简化为两自由度系统，从舵片系统振动模型入手，得出应用粒子阻尼器后舵片系统的阻尼比，阻尼比的大小一方面反映出不同粒子配置条件下的减振效果，另一方面也为舵片颤振仿真提供重要仿真参数。
[0027]通过本专利技术建模计算的舵片系统阻尼比的计算值与舵片实际实验值的趋势大体一致，相比于有限元
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离散元耦合法，计算量更少，效率更高，因此，本专利技术中基于类气相流理论基础的舵片系统阻尼比建模计算方法与实际舵片系统阻尼比变化趋势相近，利用本专利技术的舵片减振降冲结构的确定过程方法方法，工作人员可以进行多种阻尼舵片系统的仿真模拟，从而确定较好的舵片减振降冲结构。
附图说明
[0028]图1为二元舵片的力学模型。
[0029]图2为3号腔填充阻尼粒子后的舵片系统时间振幅关系图。
[0030]图3为各个位置填充粒子的阻尼比曲线图。
[0031]图4为填充率为70％舵片系统时间振幅关系图。
[0032]图5为不同粒子填充率下的阻尼比曲线图。
[0033]图6为填充粒子粒径为1mm的舵片系统时间振幅关系图。
[0034]图7为不同粒子粒径下的阻尼比曲线图。
[0035]图8为不同粒子填充位置的舵片阻尼比的拟合对比曲线图。
[0036]图9为不同粒子填充率下舵片系统的前两阶阻尼比的拟合对比曲线图。
[0037]图10为不同粒子粒径下舵片系统的前两阶阻尼比的拟合对比曲线图。
具体实施方式
[0038]为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
[0039]本实施例提供一种基于类气相流原理的舵片减振降冲结构，所述舵片内设有腔体，所述腔体内填充有阻尼粒子，
[0040]舵片减振降冲结构的确定过程具体包括如下过程：
[0041](1)阻尼分类：将舵片的系统阻尼分为舵片结构阻尼、粒子间碰撞阻尼、粒子间及粒子与腔壁间摩擦产生的摩擦阻尼，
[0042](2)等效黏滞阻尼参数：将舵片内阻尼粒子的运动等效看做低雷诺数的类气相流，对低雷诺数的类气相流进行建模，获得类气相流系统的等效黏滞阻尼，具体的如下：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种舵片减振降冲结构，其特征在于，所述舵片内设有腔体，所述腔体内填充有阻尼粒子，舵片减振降冲结构的确定过程包括如下步骤：(1)阻尼分类：将舵片的系统阻尼分为舵片结构阻尼、粒子间碰撞阻尼、粒子间及粒子与腔壁间摩擦产生的摩擦阻尼；(2)等效黏滞阻尼参数：将舵片内阻尼粒子的运动等效看做低雷诺数的类气相流，对低雷诺数的类气相流进行建模，获得类气相流系统的等效黏滞阻尼；(3)等效摩擦阻尼参数：摩擦阻尼包括粒子间及粒子与腔壁间产生的库仑摩擦阻尼；(4)舵片振动建模：将舵片的振动等效为弯曲运动和扭转运动，对弯曲运动和扭转运动分别进行建模，将步骤(2)和步骤(3)所得到的等效黏滞阻尼参数和等效摩擦阻尼参数应用到弯曲运动和扭转运动的建模中；(5)阻尼比仿真：在舵片的弯曲运动和扭转运动的模型中，分别进行弯曲运动和扭转运动的瞬态响应分析，获得时间和振幅的关系，计算得到舵片系统弯曲运动和扭转运动的阻尼比，弯曲运动和扭转运动的阻尼比之和为舵片系统的阻尼比，计算舵片系统下在不同阻尼粒子配置下的舵片系统阻尼比，进而得到不同阻尼粒子参数对舵片系统阻尼比的影响趋势；(6)舵片安装：基于步骤(5)的不同阻尼粒子配置对舵片系统阻尼比的影响趋势，在舵片系统上配置最佳阻尼粒子参数。2.如权利要求1所述的舵片减振降冲结构，其特征在于，将所述舵片结构阻尼忽略不计。3.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖望强，戴宇，张新宇，潘忠文，任兴宇，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：